Calculatrice de batteries stationnaires : dimensionnement, autonomie et essai de capacité

Ce que fait cette calculatrice

Trois calculs sur la même batterie, en trois onglets :

1. Dimensionnement. À partir du profil de charge, la capacité minimale à installer.
2. Autonomie. Combien de temps tiendra une batterie déjà installée face à un courant constant.
3. Essai de capacité. Quel pourcentage de la capacité nominale a donné une décharge réelle, corrigé en température.

Dimensionnement selon l’IEEE 485

La méthode complète de l’IEEE 485 découpe le profil en sections et cherche, pour chacune, la taille d’élément qui la couvre à l’aide des courbes de capacité du constructeur. Cette calculatrice applique la version simplifiée utilisée pour un premier chiffrage :

1. On additionne les ampères-heures exigés par le profil : Σ (courant × durée).
2. On applique le facteur de température correspondant à la température minimale du local. L’interpolation se fait entre les points du tableau de l’IEEE 485 — 1,00 à 25 °C ; 1,04 à 21,1 °C ; 1,11 à 15,6 °C ; 1,19 à 10 °C ; 1,30 à 4,4 °C ; 1,59 à −6,7 °C — et au-dessus de 25 °C aucun crédit n’est pris, ce qui est le choix conservateur.
3. On applique le facteur de vieillissement, 1,25 par convention.
4. On ajoute la marge de conception, typiquement 10 % à 15 %.

Le résultat est la capacité minimale en ampères-heures. Ce n’est pas la taille définitive de l’élément : pour cela il faut entrer dans les courbes du constructeur avec le régime de décharge réel, car une batterie ne restitue pas la même capacité en 1 heure qu’en 8.

Autonomie estimée

Le deuxième onglet utilise l’équation de Peukert,

t = H × (C / (H × I))^n

où C est la capacité nominale, H le régime auquel elle est donnée (8 ou 10 heures sur la plupart des éléments stationnaires), I le courant de décharge et n l’exposant de Peukert, entre 1,1 et 1,3 au plomb-acide.

C’est une approximation connue et commode, mais une approximation : elle s’écarte de la réalité en décharge très rapide et à très faible courant, et elle ne tient compte ni de la tension d’arrêt ni de l’état de charge initial. Elle sert à juger si une batterie est confortable ou juste ; pas à certifier une autonomie.

Essai de capacité selon l’IEEE 450

La seule façon de connaître la capacité d’une batterie est de la décharger. Le troisième onglet calcule

Capacité (%) = (temps atteint / temps attendu) × 100

corrigée par la température moyenne des éléments pendant l’essai avec le facteur de l’IEEE 450, 1 + 0,008 × (T − 25 °C). Avec des éléments à 30 °C, la batterie rend davantage, et sans correction on noterait un résultat environ 4 % meilleur que la réalité.

Lecture : 90 % ou plus, service normal ; entre 80 % et 90 %, raccourcir l’intervalle entre essais ; en dessous de 80 %, remplacer.

Exemple résolu

Système 125 V c.c. dans un poste dont le local descend à 10 °C l’hiver. Profil : 120 A la première minute, 25 A pendant 179 minutes et 80 A la dernière minute.

• Consommation du profil : 120×(1/60) + 25×(179/60) + 80×(1/60) = 77,9 Ah
• Facteur de température à 10 °C : 1,19
• Avec vieillissement 1,25 et marge de 10 % : 77,9 × 1,19 × 1,25 × 1,10 = 127 Ah

Un élément de 150 Ah au régime 8 heures couvre le profil avec de la marge ; un de 125 Ah serait juste et devrait être vérifié sur la courbe du constructeur avant tout achat.

Ce que cette calculatrice ne fait pas

Elle ne remplace ni la méthode par sections de l’IEEE 485 ni les courbes du constructeur, qui font foi pour le dimensionnement final. Elle ignore le type d’élément, la tension d’arrêt et le nombre d’éléments. Et elle ne dit rien de l’état d’une batterie installée : c’est le rôle de l’essai de décharge, la seule mesure qu’aucun calcul ne remplace.

Avec quoi on mesure

L’essai de capacité se fait avec un déchargeur de batteries capable de maintenir le courant constant et d’enregistrer la tension de chaque élément pendant toute la décharge. Le reste du cycle de maintenance — charge, contrôle des éléments et surveillance — relève de la même gamme.

Si vous préférez ne pas choisir l’appareil à la main, le sélecteur de chargeurs et déchargeurs propose un modèle précis à partir de la tension de la batterie, du courant et du type d’essai.